Ученые Северо-Кавказского федерального университета улучшили конструкцию фильтров, которые устанавливаются в подземных хранилищах газа. В этом им помогли сплавы, обладающие памятью.
Как ученые рассказали «Энергии+», для улучшения конструкции фильтров они предлагают использовать материалы с памятью формы — сплавы, имеющие в своем составе титан и никель и способные изменять конфигурацию в зависимости от температуры.
Применение материала с памятью формы позволяет улучшить эксплуатационные свойства фильтров. Например, из них можно делать стрингеры — ребра жесткости для корпусов. Тогда при комнатной температуре вся конструкция будет иметь меньшие размеры, а при установке в хранилище — увеличиваться благодаря тому, что в хранилищах, расположенных в пластах-коллекторах или подземных выработках, температура выше, чем на поверхности земли. За счет этого процесс монтажа и демонтажа станет проще и быстрее.
— Александр Верисокин. Доцент факультета нефтегазовой инженерии СКФУ.
Из материалов с памятью формы можно делать фильтрационные решетки, через которые проходит поток газа. При откачке газа из хранилища в фильтр попадают песок и кусочки породы, при закачке — окалина с металлических элементов. Эти процессы сопровождаются разной температурой. Можно подобрать сплав так, чтобы размер фильтрующих ячеек изменялся в зависимости от того, что именно нужно задержать на решетке. Таким образом процесс станет эффективнее, а оборудование будет служить дольше.
Специалисты Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета разработали материал на основе карбоната бария (BaCO3) и оксида олова (SnO2), который способен проводить протоныи, предположительно, эффективно отфильтровывать из газовой и водной среды изотопы водорода — протий, дейтерий и тритий. Материал может найти применение в ядерной энергетике.
По словам авторов разработки, открытие они совершили практически случайно. Изначальная цель была в создании электролита для твердооксидного топливного элемента. Для этого ученые синтезировали керамический материал из соединений бария, олова и металла лютеция — их порошки смешали, нагрели до 1150 градусов, спрессовали в «таблетки» и спекли в печи при 1550 градусах для достижения высокой плотности.
В процессе исследований выяснилось, что полученный материал в среде тяжелой воды (насыщенной тяжелыми изотопами водорода) работает эффективнее, чем в обычной. Такая особенность нехарактерна для подобного класса соединений. Мы предполагаем, что его можно использовать в ядерной энергетике в качестве материала для мембран, которые отфильтровывали бы изотопы водорода для их правильной утилизации или возвращения обратно в реактор.
— Георгий Старостин. Младший научный сотрудник научной лаборатории водородной энергетики УрФУ.
Как отмечает Георгий Старостин, механизм фильтрации еще предстоит детально изучить. Этим научный коллектив и планирует заняться в ближайшее время.
Вообразите фамильный особняк, окруженный густым сосновым лесом. На первом этаже, в кухне, повар у газовой плиты готовит ужин. Совсем скоро горничная отнесет блюда наверх, в уютную столовую, где хозяин с помощью обычной зажигалки разводит огонь в старинном камине. Мысленно прогуляемся по особняку, понаблюдаем за его обитателями и разгадаем тайну разного цвета пламени: голубого в газовой плите и оранжевого в зажигалке и камине.
На улице холодно, поэтому подойдем ближе к теплому камину. Хозяин уложил сосновые дрова домиком, в центре разместил щепки и бумагу. К ней он поднес зажигалку, но пламя не занялось. В какой-то момент владелец особняка сильно отдернул руку: зажигалка нагрелась, пока он пытался развести огонь. «Температура! — восклицаем мы, наблюдая за процессом. — Вот что точно влияет на цвет пламени». И не ошибаемся.
Чем выше температура горения, тем больше энергии получают молекулы, из которых состоит топливо. «Лишняя» энергия переводит молекулы в более высокое энергетическое состояние, но долго в нем они находиться не могут и скоро возвращаются в прежнее состояние, а избыток энергии испускают в виде свечения. Чем больше этот избыток, тем короче длина волны испускаемого света (самая маленькая она у излучения, которое человеческий глаз воспринимает как голубой цвет).
Жар от огня — это излучение той же природы, что и видимый нами свет. Но тепловое излучение лежит в инфракрасной области спектра, которую человеческий глаз не различает.
Хозяину удалось разжечь камин, вспыхнуло желто-оранжевое пламя. Но что-то нас насторожило. Цвет огня от дров отличался от того, каким недавно светила зажигалка, заправленная сжиженным газом — бутаном. «Значит, вид топлива — это второй фактор, влияющий на цвет пламени», — решаем мы.
Вновь бинго! Голубой свет испускают возбужденные молекулы кислорода и радикалы OH (гидроксильная группа), которые образуются при окислении атомов водорода. Оранжевым светятся горящие дрова, состоящие в основном из молекул углерода, а также множества других химических элементов.
Чем больше энергии молекулы топлива отдают в виде излучения, тем короче длина волны этого излучения (самая маленькая она у голубого света)
На кухне в момент нашего озарения что-то с грохотом свалилось на мраморный пол. Вовремя. Мы как раз собирались туда, чтобы убедиться в связи цвета пламени с видом топлива. Природный газ в плите примерно на 90% состоит из метана (CH4) и горит голубым светом. Атомов водорода больше, чем углерода — все сходится! Но что-то еще не дает покоя. Нам повезло, мы застали повара и выяснили одну маленькую деталь, которая помогла успешно завершить расследование.
Оказалось, в газовую плиту подается не только метан. В зону горения поступает воздух, содержащий кислород. Когда кислорода много, топливо горит в его избытке, что сопровождается голубым свечением. При меньшем количестве кислорода цвет пламени смещается к желтым, оранжевым, красным оттенкам. Вот почему в плите пламя голубое, а в Вечном огне мемориалов желтое, несмотря на одинаковое топливо.
Довольные расследованием, мы покидаем особняк, не разгадав лишь одну тайну — какое же блюдо на ужин приготовил повар?
Ученые Национального исследовательского университета «МЭИ» усовершенствовали способ получения водорода из метана. Технологический процесс «закольцевали» так, чтобы образующийся углекислый газ (CO2) превратился из отходов в полезное сырье.
Специалисты совместили две технологии. Первая — паровой риформинг метана, в процессе которого выделяется водород. Вторая — так называемые углекислотные энергетические циклы, которые позволяют получить тепловую энергию из углекислого газа, выделяющегося в процессе риформинга.
Обычно при паровом риформинге метана лишний углекислый газ удаляют как ненужный либо заключают в специальные хранилища.
В результате исследований ученые разработали конструкцию углекислотной камеры сгорания, куда предлагают направлять лишний CO2. Полученной энергией можно будет снабжать риформинговые установки. Авторы разработки высчитали оптимальное соотношение энергозатрат, чтобы обеспечить максимальные выход водорода и эффективность углекислотных энергетических установок.
В перспективе специалисты планируют придумать, как использовать в качестве топлива еще и аммиак, в котором можно хранить и перевозить водород.
Ученые Новосибирского государственного технического университета научились в один этап создавать катализаторы для переработки попутного нефтяного газа, используя метод горения раствора.
Опыты проводили на соли никеля и растворе лимонной кислоты: их смешали и воспламенили. Температура потребовалась небольшая — смесь разогрели под воздействием микроволн. Соль прогорела, но из-за лимонного сока не превратилась в пепел, а стала оксидом — соединением с кислородом. Такая химическая форма позволила соединению выступать в роли катализатора.
Как показали эксперименты, никелевые катализаторы могут эффективно разлагать попутный нефтяной газ на полезные компоненты, в том числе водород и чистый углерод. Его частицы будут оседать на катализаторе. Из полученного таким образом углерода можно изготовить волокна и использовать их в качестве армирующего материала, например в дорожном строительстве.
Сейчас ученые экспериментируют с другими компонентами катализатора, чтобы подобрать оптимальные составляющие и условия реакции для них.
Ученые Института неорганической химии имени Николаева в Новосибирске предложили новый способ получения метана из природного газа в промышленных условиях. Он основан на использовании особого порошкового «фильтра» из смеси изофталевой кислоты, диазабециклооктана, цинка и гликолей. Разработка получила название NIIC-20 — от Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry.
Для извлечения метана в специальную колонну засыпают кристаллический порошок-сорбент и пропускают через него природный газ. По словам авторов разработки, микроскопические каналы и поры в сорбенте почти идеально соответствуют по размерам и форме молекулам метана — самым маленьким среди углеводородов. «Фильтр» свободно пропускает только их, а примеси «впитывает» и задерживает: примерно так работает «жесткий» фейсконтроль на входе в дорогие заведения. Кроме метана NIIC-20 умеет «фильтровать» этан и пропан, но чуть хуже.
Как отмечают ученые, эффективность сорбента примерно в десять раз выше, чем у аналогов. Сорбционное разделение можно проводить при комнатной температуре. Сейчас авторы работают над улучшением свойств NIIC-20, однако, по их словам, само техническое решение готово — его можно внедрять на производстве.
Сейчас метан и этан в промышленности получают из природного газа с помощью низких температур. Газ охлаждают, конденсируют и прогоняют через несколько сепараторов — устройств для разделения смесей.
Вообразите фамильный особняк, окруженный густым сосновым лесом. На первом этаже, в кухне, повар у газовой плиты готовит ужин. Совсем скоро горничная отнесет блюда наверх, в уютную столовую, где хозяин с помощью обычной зажигалки разводит огонь в старинном камине. Мысленно прогуляемся по особняку, понаблюдаем за его обитателями и разгадаем тайну разного цвета пламени: голубого в газовой плите и оранжевого в зажигалке и камине.
На улице холодно, поэтому подойдем ближе к теплому камину. Хозяин уложил сосновые дрова домиком, в центре разместил щепки и бумагу. К ней он поднес зажигалку, но пламя не занялось. В какой-то момент владелец особняка сильно отдернул руку: зажигалка нагрелась, пока он пытался развести огонь. «Температура! — восклицаем мы, наблюдая за процессом. — Вот что точно влияет на цвет пламени». И не ошибаемся.
Чем выше температура горения, тем больше энергии получают молекулы, из которых состоит топливо. «Лишняя» энергия переводит молекулы в более высокое энергетическое состояние, но долго в нем они находиться не могут и скоро возвращаются в прежнее состояние, а избыток энергии испускают в виде свечения. Чем больше этот избыток, тем короче длина волны испускаемого света (самая маленькая она у излучения, которое человеческий глаз воспринимает как голубой цвет).
Жар от огня — это излучение той же природы, что и видимый нами свет. Но тепловое излучение лежит в инфракрасной области спектра, которую человеческий глаз не различает.
Хозяину удалось разжечь камин, вспыхнуло желто-оранжевое пламя. Но что-то нас насторожило. Цвет огня от дров отличался от того, каким недавно светила зажигалка, заправленная сжиженным газом — бутаном. «Значит, вид топлива — это второй фактор, влияющий на цвет пламени», — решаем мы.
Вновь бинго! Голубой свет испускают возбужденные молекулы кислорода и радикалы OH (гидроксильная группа), которые образуются при окислении атомов водорода. Оранжевым светятся горящие дрова, состоящие в основном из молекул углерода, а также множества других химических элементов.
Чем больше энергии молекулы топлива отдают в виде излучения, тем короче длина волны этого излучения (самая маленькая она у голубого света)
На кухне в момент нашего озарения что-то с грохотом свалилось на мраморный пол. Вовремя. Мы как раз собирались туда, чтобы убедиться в связи цвета пламени с видом топлива. Природный газ в плите примерно на 90% состоит из метана (CH4) и горит голубым светом. Атомов водорода больше, чем углерода — все сходится! Но что-то еще не дает покоя. Нам повезло, мы застали повара и выяснили одну маленькую деталь, которая помогла успешно завершить расследование.
Оказалось, в газовую плиту подается не только метан. В зону горения поступает воздух, содержащий кислород. Когда кислорода много, топливо горит в его избытке, что сопровождается голубым свечением. При меньшем количестве кислорода цвет пламени смещается к желтым, оранжевым, красным оттенкам. Вот почему в плите пламя голубое, а в Вечном огне мемориалов желтое, несмотря на одинаковое топливо.
Довольные расследованием, мы покидаем особняк, не разгадав лишь одну тайну — какое же блюдо на ужин приготовил повар?
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/
Несмотря на капризы погоды, лето неумолимо приближается. Значит, занятия в спортивном зале или домашние тренировки получится заменить на активности под открытым небом. Собрали для вас товары, которые сделают уличные воркауты интереснее, увлекательнее и полезнее.
Мегамаркет дарит пикабушникам промокод килобайт. Он дает скидку 2 000 рублей на первую покупку от 4 000 рублей и действует до 31 мая. Полные правила здесь.
В компактную поясную сумку поместятся телефон, ключи, кошелек или другие нужные мелочи. Во время тренировки все это не гремит и не мешает, но всегда находится под рукой. Материал сумки прочный и влагонепроницаемый, вещи в ней защищены от повреждений, царапин или пота.
С фитнес-резинкой можно тренировать все группы мышц: руки, ноги, кор, ягодицы. А еще она облегчает подтягивания и помогает мягко растягиваться. В сети можно найти огромное количество роликов с упражнениями разной степени сложности. Нагрузка легко дозируется: новичкам подойдет резинка с сопротивлением до 23 кг, опытным атлетам — до 57 кг. При этом оборудование максимально компактно и поместится даже в небольшую сумку.
Для тех, кому надоели обычные тренировки. Слэклайн — это стропа шириной 50 мм, с помощью которой осваивают хождение по канату. Тренажер учит сохранять баланс, прокачивает координацию и концентрацию, а еще дает отличную нагрузку на спину, руки и ноги.
Настольный теннис — простой в освоении вид спорта, который отлично помогает размяться и тренирует скорость реакции. В комплект входят две ракетки, три мяча, сетка, накладка и чехол — все, что нужно, чтобы поиграть вечером во дворе с другом или устроить небольшие соревнования. Этот недорогой набор подойдет именно для развлечения и веселья, устанавливается почти на любой стол.
Еще один вид спорта, которым можно заниматься, даже не имея серьезной подготовки — бадминтон. С набором от Wish Steeltec вы сможете потренировать силу удара, побегать и просто хорошо провести время. Детали яркие, так что их трудно потерять даже на природе. Леска натянута прочно, ресурса ракеток должно хватить не на один сезон.
Фрисби воспринимается как простое пляжное развлечение. Тем не менее перекидывание друг другу тарелки задействует все группы мышц и развивает скорость реакции. Эта тарелка летит далеко и по понятной траектории — отличный снаряд для начала. Кстати, фрисби — это еще и ряд спортивных дисциплин со своими правилами и техническими сложностями, так что игра с друзьями может перерасти в серьезное увлечение.
Стильный мяч из износостойкой резины отлично подходит для уличных тренировок. Вы сможете поиграть компанией в баскетбол или стритбол или просто отработать броски. При производстве используется технология сбалансированного сцепления: это значит, что снаряд не сбежит от вас и будет двигаться по стабильной траектории.
Футбол — один из самых популярных в России видов спорта. Играя, можно отлично побегать, потренировать меткость и отработать взаимодействие в команде. Футбольный мяч Torres Striker выполнен из качественного полиуретана и резины и выдержит не один десяток матчей, не потеряв упругости. Отличная балансировка и оптимальный размер делают его подходящим как для взрослых, так и для подростков. Он достаточно тяжелый, почти как в профессиональном спорте, так что совсем малышам не понравится.
Пляжный или обычный волейбол? А может быть, пионербол, как в детском лагере? Мяч TORRES SIMPLE COLOR подойдет для любой из этих игр. Камера отлично держит давление, поэтому вам не придется постоянно подкачивать его, а качественные материалы (полиуретан и бутил) сохраняют все характеристики даже при интенсивном использовании.
Многоскоростной велосипед с рамой 19-го размера подойдет как мужчинам, так и женщинам. Это отличный вариант для новичков: модель доступная, удобная. Поможет понять, нравится ли вам велоспорт. Конструкция велосипеда позволяет ездить по дорогам разных типов, поэтому вы сможете перемещаться по городу или отправиться в поход. Есть складной механизм — велосипед с ним легко возить в машине, на электричке и просто хранить в кладовке.
Более продвинутая модель для тех, кто уже оценил прелесть движения на двух колесах. Геометрия велосипеда предполагает вертикальную посадку. Это обеспечивает более удобное положение тела, чем на других байках. В конструкции предусмотрены детали для комфорта и безопасности: пружинная вилка с ходом 100 мм, сервисная подводка тросов и дисковые гидравлические тормоза.
Если вы не фанат велоспорта, но хотите получить свою дозу физической нагрузки, перемещаясь по городу, выбирайте самокат. В модели PLANK Magic 200 есть регулировка руля по высоте, надежные тормоза и прочная увеличенная дека из алюминия. Когда вы катаетесь на самокате, работают мышцы ног, ягодиц, спины и живота, а заодно добираетесь, куда нужно. Если вы решите сделать паузу в тренировках, самокат легко складывается для хранения.
Любая активность на свежем воздухе требует хорошей обуви, специально сделанной для занятий спортом. Яркие кроссовки Hoka RINCON 3 с облегченным весом амортизируют, снижают нагрузку на суставы. Выраженный рельеф подошвы обеспечивает сцепление с поверхностью вне зависимости от того, где проходит тренировка: на специальной площадке, асфальте или грунте.
Легкие женские кроссовки из линейки Clifton подходят для занятий на твердых покрытиях. Дышащий сетчатый верх поддерживает вентиляцию стоп, чтобы можно было тренироваться даже в жару. Подошва из легкой пены EVA гасит силу ударов. Кроссовки беговые, подходят для тренировок на длинных дистанциях.
Во время занятий на свежем воздухе важно защитить голову от перегрева. С этим отлично справится легкая и светлая бейсболка — например, от GLHF. Она удобно сидит на голове, не сваливается и не отвлекает от занятий, благодаря сетке голова меньше потеет. Козырек жесткий и не мнется.
Не забудьте защитить кожу от солнца — чтобы не было мучительно больно на следующий день после тренировки под открытым небом. В этом поможет крем против пигментных пятен с сильной защитой от ультрафиолета SPF50. Водостойкая текстура легко наносится и быстро впитывается, действует два часа — потом крем нужно обновить.
Удобные и стильные солнцезащитные очки защищают глаза благодаря фильтру UV400, который поглощает до 99.99% ультрафиолета. Они выполнены из легких материалов и плотно прилегают к голове. Ударопрочные поликарбонатные линзы с антибликовым покрытием подходят для разных видов спорта.
Используйте промокод килобайт на Мегамаркете.Он дает скидку 2 000 рублей на первую покупку от 4 000 рублей и действует до 31 мая. Полные правила здесь.
Реклама ООО «МАРКЕТПЛЕЙС» (агрегатор) (ОГРН: 1167746803180, ИНН: 9701048328), юридический адрес: 105082, г. Москва, ул. Спартаковская площадь, д. 16/15, стр. 6
Представьте кадр из фантастического фильма: над газовым месторождением Земли завис инопланетный корабль, а добытчики застыли с немым вопросом: «Неужели заправиться прилетели?» В реальности такое вряд ли может случиться: если инопланетяне существуют и используют природный газ как топливо, то к нам за ним прилетать не нужно: в космосе полно источников природного газа. Что они из себя представляют — выясняла «Энергия+».
Мы уже расследовали дело о наличии нефти за пределами Земли, и сегодняшняя задача снова потребует от нас освежить базовые знания химии и физики. Самые распространенные во Вселенной химические элементы — водород, гелий, кислород, углерод и неон. Соединяясь, атомы углерода и водорода образуют метан — основной компонент природного газа.
В космосе метана почти столько же, сколько и воды. Даже если относительное количество этого газа на поверхности конкретных небесных тел невелико, абсолютное может удивить землян. Например, в составе атмосферы Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы, метана — 0,3%, в недрах — и того меньше. Но Юпитер в 318 раз массивнее Земли, почти целиком состоит из газов, и метана там в миллиарды раз больше, чем на нашей планете.
В составе скалистых планет, таких как Земля, преобладают сравнительно тяжелые химические элементы, входящие в состав горных пород, — кислород, кремний, железо, магний, алюминий. Состав таких газовых гигантов, как Юпитер, очень близок к составу звезд и туманностей. Гиганты в основном состоят из водорода с гелием и других летучих веществ — льдов, как говорят астрономы: воды, метана, аммиака, сероводорода. Промежуточное положение между скалистыми и газовыми планетами занимают ледяные гиганты, например Нептун, и спутники планет-гигантов. В их составе скал и льдов примерно поровну, а водорода и гелия сравнительно немного.
На спутнике Сатурна — Титане — температура около минус 179 градусов по Цельсию, и газ, очень похожий по составу на тот, что используется в бытовых плитах, находится в конденсированном жидком виде. В атмосфере Титана нет кислорода, и выделяющийся из недр газ не горит, а скапливается на поверхности. Там плещутся целые моря из сжиженного газа, самое большое из которых — размером с Каспийское на Земле. Выбирая космическую «АЗС» в Солнечной системе, инопланетяне, вероятнее всего, остановились бы именно здесь.
Устойчивость молекулы метана сравнительно невысока: при высоких температурах он реагирует с водяным паром, превращаясь в водород и угарный газ (CO). Поэтому метан распространен в холодных уголках Вселенной, таких как межзвездные газопылевые облака. Так, в отдельных областях туманности Ориона метан, по некоторым данным, — третий по распространенности газ после водорода и гелия.
Метан входит в состав газовых и ледяных тел планетных систем, которые из таких облаков образуются. Астрономы видели признаки его присутствия в атмосферах гигантских планет у других звезд, например HD 189733 b. Обнаружение следов метана в кислородной атмосфере скалистой планеты может стать признаком наличия жизни на ней. Кислород и метан не уживутся в воздухе необитаемых миров: либо одно, либо другое. В земной атмосфере метана около 0,0002%. Он быстро окисляется и превращается в другие вещества, но жизнь постоянно производит его, и он всегда есть в земном воздухе.
Использовать космический газ, возможно, получится в будущем, если человечеству понадобятся поселения на других небесных телах. Для сегодняшних нужд хватит и тех ресурсов, что есть на нашей планете. Например, разведанные запасы газа в России, занимающей первое место в мире по этому показателю, составляют около 50 триллионов кубометров — это четверть всех обнаруженных земных запасов газа.
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/